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[보고서 초록]
요약문
SUMMARY
목차
제1장 연구개발과제의 개요 16
1.1. 연구의 필요성 16
1.2. 연구개발의 목표 및 내용 18
1.2.1. 연구개발의 목표 및 내용 18
1.2.2. 연차별 연구개발 목표 및 내용 18
1.2.3. 연구 추진 체계 19
1.3. 추진전략 및 방법 19
제2장 국내·외 기술개발 현황 21
2.1. 국내·외 연구동향 21
2.2. 국내·외 암거 설계 프로그램 21
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 23
3.1. 암거 규격의 수리 설계 프로그램 엔진 개발 23
3.1.1. 컴퓨터 프로그램에 적합한 암거 규격의 수리 설계 수식 선정 23
3.1.2. 암거 규격의 수리 설계 프로그램 엔진 작성 36
3.2. 경위도 6단위의 확률강우량 결정 39
3.2.1. 확률 강우량 자료 수집 39
3.2.2. Sherman형 강우강도식의 지역상수 분포도 작성 및 데이터 베이스 화 62
3.3. 수리 설계 프로그램 엔진을 탑재한 기존 암거 설계 프로그램의 개선 67
3.3.1. ACulvert 67
3.3.2. ACulvert HD[Hydraulic Design] 70
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 86
4.1. 목표 달성도 86
4.2. 관련분야 기여도 87
제5장 연구개발 결과의 활용 계획 88
제6장 참고문헌 89
부록 90
부록 1. Sherman형 강우강도식의 지역상수 91
부록 2. Aculvert HD의 UI Manual 109
부록 3. 암거의 입구부 손실 계수 142
표 1.1. 연구개발 목표 및 내용 18
표 2.1. 국외의 암거에 대한 수리 설계 프로그램의 가격 22
표 3.1. 암거 흐름의 구분 24
표 3.2. 국내 표준 암거의 규격 27
표 3.3. 사각형 암거의 폭 계산식 29
표 3.4. 사각형 암거의 높이 계산식 31
표 3.5. 원형 암거의 직경 계산식 33
표 3.6. 암거 설계 예제(높이 계산) 35
표 3.7. 암거 높이 계산 결과 35
표 3.8. Culvert HD의 설계 변수 설명 37
표 3.9. 강우강도식의 종류 39
표 3.10. 강우강도식의 지역상수와 오차 52
표 3.11. Sherman형 강우강도식의 지역 상수 63
표 3.12. ACulvert의 주요 특징 및 기능 69
표 3.13. 설계 빈도의 기준(한국도로공사, 2009) 70
표 3.14. 합리식의 C 값(한국도로공사, 2009) 72
그림 1.1. 암거 및 도로 피해 사례 16
그림 1.2. 원형관의 한계수심 결정을 위한 계산 도표(현행 방법) 17
그림 1.3. 연구개발 추진 체계의 개념도 19
그림 3.1. 암거의 흐름 24
그림 3.2. 개수로 흐름을 가지는 사각형 암거의 동수반경 수식 비교 25
그림 3.3. 만관 흐름을 가지는 사각형 암거의 동수반경 수식 비교 26
그림 3.4. 무차원 수와 암거 흐름 형태의 관계 34
그림 3.5. PFn조건일 때 SR 함수와 높이의 관계(이미지참조) 36
그림 3.6. Culvert HD의 계산 흐름도 36
그림 3.7. Culvert HD의 Input.txt 파일 구성 37
그림 3.8. Culvert HD의 결과 화면 예 38
그림 3.9. 재현기간 5년-지속기간 30분 확률강우량도(건설교통부, 2000) 40
그림 3.10. 재현기간 10년-지속기간 30분 확률강우량도(건설교통부, 2000) 41
그림 3.11. 재현기간 20년-지속기간 30분 확률강우량도(건설교통부, 2000) 42
그림 3.12. 재현기간 50년-지속기간 30분 확률강우량도(건설교통부, 2000) 43
그림 3.13. 재현기간 5년-지속기간 1시간 확률강우량도(건설교통부, 2000) 44
그림 3.14. 재현기간 10년-지속기간 1시간 획률강우량도(건설교통부, 2000) 45
그림 3.15. 재현기간 20년-지속기간 1시간 획률강우량도(건설교통부, 2000) 46
그림 3.16. 재현기간 50년-지속기간 1시간 확률강우량도(건설교통부, 2000) 47
그림 3.17. 재현기간 5년-지속기간 2시간 확률강우량도(건설교통부, 2000) 48
그림 3.18. 재현기간 10년-지속기간 2시간 확률강우량도(건설교통부, 2000) 49
그림 3.19. 재현기간 20년-지속기간 2시간 확률강우량도(건설교통부, 2000) 50
그림 3.20. 재현기간 50년-지속기간 2시간 확률강우량도(건설교통부, 2000) 51
그림 3.21. 지속기간-강우강도: 재현기간 5년-서울 54
그림 3.22. 지속기간-강우강도: 재현기간 10년-서울 54
그림 3.23. 지속기간-강우강도: 재현기간 20년-서울 55
그림 3.24. 지속기간-강우강도: 재현기간 50년-서울 55
그림 3.25. 지속기간-강우강도: 재현기간 5년-대전 56
그림 3.26. 지속기간-강우강도: 재현기간 10년-대전 56
그림 3.27. 지속기간-강우강도: 재현기간 20년-대전 57
그림 3.28. 지속기간-강우강도: 재현기간 50년-대전 57
그림 3.29. 지속기간-강우강도: 재현기간 5년-대구 58
그림 3.30. 지속기간-강우강도: 재현기간 10년-대구 58
그림 3.31. 지속기간-강우강도: 재현기간 20년-대구 59
그림 3.32. 지속기간-강우강도: 재현기간 50년-대구 59
그림 3.33. 지속기간-강우강도: 재현기간 5년-원주 60
그림 3.34. 지속기간-강우강도: 재현기간 10년-원주 60
그림 3.35. 지속기간-강우강도: 재현기간 20년-원주 61
그림 3.36. 지속기간-강우강도: 재현기간 50년-원주 61
그림 3.37. Sherman형 강우강도식 지역상수 a의 분포도 64
그림 3.38. Sherman형 강우강도식 지역상수 b의 분포도 65
그림 3.39. Sherman형 강우강도식 지역상수 n의 분포도 66
그림 3.40. ACulvert 프로그램 시작 화면 67
그림 3.41. ACulvert의 주요 설계 지원 항목 68
그림 3.42. ACulvert의 주요 특징 68
그림 3.43. 설계 홍수량 산정 모듈의 흐름도 73
그림 3.44. 설계 홍수량 계산 시작 - 계산 기능 설정 74
그림 3.45. 설계 강우 설정 - 6' 단위 확률강우량 DB 이용 74
그림 3.46. 설계 홍수량 계산 - 합리식 이용 75
그림 3.47. 암거 제원 계산 - 암거의 높이 계산, 입구부 비 잠수 75
그림 3.48. ACulvert HD의 시작 화면 76
그림 3.49. ACulvert Main 화면 구성 76
그림 3.50. Program Config 대화상자 77
그림 3.51. 상세설정 대화상자 78
그림 3.52. Toolbars 대화 상자 78
그림 3.53. Commands 대화상자 78
그림 3.54. Quick Access 대화상자 78
그림 3.55. Keyboard 대화상자 78
그림 3.56. 설계 강우 설정 화면 79
그림 3.57. 지역설정 입력 DB 구현 화면 80
그림 3.58. 설계 홍수량 계산 화면 80
그림 3.59. 암거 제원 계산 옵션 설정 화면 81
그림 3.60. 암거 제원 입력 화면 82
그림 3.61. 암거 제원 산출 결과 화면 83
그림 3.62. 암거제원산출결과: input.txt 83
그림 3.63. 암거제원산출결과: output.txt 84
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I. 연구제목
암거 수리설계를 위한 상용프로그램 개발
II. 연구목적
1. 국내 암거 설계 기준은 한국 도로공사에서 발표한 도로배수계획을 이용하고 있다. 이는 과거에 미국도로성에서 발표한 설계기법을 따르고 있는데, 계산도표를 이용하는 설계 방법으로 주관적인 오차가 생길 수 있고, 전산해석이 곤란하다.
2. 이러한 암거의 수리 설계의 어려움 때문에 국내 설계회사에서는 업무에서 실제 현상을 단순화 시킨 간략식(Manning 식) 등을 적용하여 설계 결과가 부정확하다.
3. 본 연구에서는 수리학적 암거 설계의 기존 수식을 보완하는 연구를 수행하여 보다 합리적이면서 사용자 편의환경을 갖추어 활용성이 큰 프로그램을 개발하여 국내 암거 설계 기술력 향상에 기여하고자 한다.
III. 연구내용
1. 암거 규격의 수리(水理) 설계 프로그램 엔진 개발
가. 컴퓨터 프로그램에 적합한 암거 규격의 수리 설계 수식 선정
나. 암거 규격의 수리 설계 절차 작성
다. 암거 규격의 수리 설계 프로그램 엔진 작성
2. 우리나라 경위도 6' 단위의 확률강우량 결정
가. 확률강우량도 자료의 수집
나. 경위도 6' 단위의 확률강우량 독취
다. 암거 설치 지점의 확률강우량 결정 기법 제시
3. 수리 설계 프로그램 엔진을 탑재한 기존 암거 설계 상용 프로그램의 개선
가. 경위도 6' 단위 확률강우량의 데이터베이스화
나. 암거 규격의 설계를 위한 홍수량 산정(합리식) 모듈 개발
다. 수리 설계 프로그램 엔진의 사용자 편의환경 개발
라. 수리 설계 기능을 추가한 암거 설계 상용프로그램의 개발
IV. 주요 연구성과
1. 암거의 수리 현상을 나타내는 지배방정식의 근사식을 유도하여 암거 수리설계의 프로그램 엔진을 개발하였다. 개발된 결과를 활용하면 Manning 식을 사용하는 국내의 설계 관행이나 계산 도식을 이용하는 설계 방법을 개선할 수 있다.
2. 우리나라의 경위도 6' 단위의 확률강우량을 데이터 베이스화 하였고, 합리식을 사용하는 암거의 설계 홍수량 계산 모듈을 포함한 종합적인 수리·수문 설계 프로그램인 ACulvert HD(Hydraulic Design)를 개발하였다.
3. 국내 기술로 개발된 암거의 수리 설계 프로그램인 ACulvert HD를 통해 국내 기술 수준의 향상을 기대할 수 있다. 또한 암거 피해의 저감과 경제적인 설계 등의 효과를 기대할 수 있을 것이다.
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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